 |
Методы получения коллоидных растворов
|
|
|
|
Условием получения коллоидного раствора является практическая нерастворимость вещества в выбранном растворителе. Способы получения делятся на конденсационные и дисперсионные.
I. Дисперсионные методы по способу измельчения дисперсной фазы делятся:
- на коллоидных мельницах;
- электродиспергирование.
1. На коллоидных мельницах вещество размельчают до размера коллоидных частиц. Этим методом пользуются в пищевой и фармацевтической промышленности. Получают краски, коллоидный графит.
2.Электродиспергирование применяют для распыления различных металлов. Между двумя электродами возбуждают электрическую дугу.
При этом материал электродов распыляется в окружающую среду (воду). Для лучшей устойчивости золя к воде добавляют щёлочь. Метан переходит в парообразное состояние и конденсируется, образуя золь (гидрозоли золота, серебра, платины и.т.д.).
II. Конденсационные методы основаны на химических реакциях, приводящих к образованию нерастворимых веществ, например: гидролиз хлорного железа в горячей воде:
FeCl3 + 3H2O=Fe(OH)3↓ + 3HCl
III. Заменой растворителя также можно получать золи из истинных растворов.
В природных и сточных водах гидрозоли образуются самопроизвольно из гуминовых веществ, соединений железа и т.д.
Свойства коллоидных систем.
Коллоиды – гетерогенные системы состоящие из двух (или более) фаз. Коллоиды занимают промежуточное положение между взвесями и истинными растворами. От взвесей отличаются тем, что осаждаются со временем, а от истинных растворов тем, что задерживаются специальными мембранами из коллодия или бычьего пузыря.
Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем.
1. Броуновское движение препятствует оседанию коллоидных частиц. Причиной броуновского движения является невидимое движение молекул растворителя, сталкивающихся с коллоидными частицами.
|
|
|
2. Так как коллоидные частицы обладают тепловым движением, то для них характерно явление диффузии.
Формула Эйнштейна:
= 
,
где - среднее смещение частицы;
D – коэффициент диффузии;
– отрезок времени, за которое произошло смещение частицы.
Коэффициент диффузии равен количеству вещества, проходящему за секунду через сечение 1 см2, когда разность концентрации на расстоянии 1 см равна единице:
D=RT/6πrŋNa,
где R – газовая постоянная;
T – температура системы, К;
r – радиус частицы;
ŋ – вязкость среды;
Na - число Авогадро.
3. Осмотическое давление золя мало по сравнению с истинными растворами. Если взять для приготовления истинного и коллоидного раствора одно и то же количество вещества, то в коллоидном растворе частичек будет меньше, так как они крупнее.
Концентрация коллоидного раствора характеризуется числом частиц в единице объёма (частичная концентрация ν). Кроме этого есть грам-частичная концентрация:
Cd= 
Малая грам-частичная концентрация коллоидного раствора ведёт к уменьшению осмотического давления.
p=cRT
p=CdKT
K=R/Na
4. В коллоидных системах наблюдается распределение коллоидных частиц по высоте. В нижних слоях их больше, в высоких - меньше. Такое распределение частиц называется перреновским седиментационным равновесием (аналогично распределению газа в атмосфере).
Скорость установившегося седиментационного равновесия мала, но оно может сохраняться сколь угодно долго.
ln C1/C2=mg (h2-h1)Na(P-Po)/RTP,
где С1 - концентрация на высоте h1;
C2 – концентрация на высоте h2;
m – масса частицы;
Na – число Авогадро;
P – средняя плотность частиц;
Ро – плотность дисперсионной среды.
|
|
|
